Африканские водомерки

Водомерок, скользящих по водной глади, по-английски называют жучками Иисуса. Василиска, перебегающего реки по поверхности, — ящерицей Иисуса. Какие чудеса позволяют им и другим животным ходить по воде?

Страшный длинный клюв высунулся буквально из ниоткуда и пробил тело ничего не подозревающей жертвы. Две трубы проникли к ней под кожу: по одной потек убивающий и растворяющий все внутренности яд, по другой раскисшее убиенное тело всасывалось в чье-то ненасытное нутро, находящееся по ту сторону видимой реальности… Эта фантастическая картина на самом деле взята из самой, что ни на есть, жизни. Подобные сцены охоты наблюдаются сотни тысяч раз на дню, в тропиках — постоянно, в наших широтах — в теплое время года. Так охотятся клопы водомерки: сами хищники бегают по поверхности водоема, обычно озера, пруда, тихой речной заводи или небольшой лужи, а пищей им служат не только упавшие на воду насекомые, но и всякая водная мелочь, неосторожно подплывшая к границе раздела двух сред — жидкой и газообразной.

ВЫЙТИ СУХИМ
Внутри длинного клювовидного хоботка у водомерок, как, впрочем, и других хищных клопов, спрятаны игловидные верхние и нижние челюсти. Добычу клоп прокалывает парой верхних челюстей, а нижние, смыкаясь, образуют два канала. По одному из них в тело жертвы впрыскивается слюна, а через другой, более широкий, — всасываются полупереваренные внутренности.

Почти всю свою жизнь водомерки скользят по водной глади. Лишь в момент откладки яиц самка опускает хвостовую часть под воду, да миллиметровые личинки проводят в водной толще первые минуты своей жизни, но сразу, как можно скорее, неуклюже загребая лапками, рвутся к поверхности. И там, если их не съедят сородичи (увы, каннибализм — явление среди водомерок распространенное), будут расти и бегать до самых холодов, с приходом которых выберутся на берег и зазимуют во мху или под корой трухлявого пня. Водная гладь пруда с водомерками обманчива своей недвижностью: самцы этих насекомых создают поверхностные волны с частотой 35-45 герц, чтобы отпугнуть соперников со своего участка, или 2-5 герц — чтобы привлечь самок. Одни ухажеры обзаводятся единственной подругой, другие — считают своими женами всех самок, заплывших на их участок, третьи — всех, кого заметят по курсу движения. А то устраивают токовища, на которых выясняют, кто из них самый из самых. Добиваясь благосклонности избранницы, самцы проявляют завидную настойчивость и изобретательность. Бывает, свадьба для самки заканчивается и летальным исходом. Вот она и отбивается изо всех сил от ухажера, который ей еще и паразитов (клещей) норовит занести. Да и на поверхности с ним, пусть самец и мельче, устоять тяжелее. Потому она взбрыкивает, шипами его колет. Однако, как выяснили биофизики, уступить для самки все-таки проще, чем убежать. Определили они это по ее тяжелому дыханию, замерив количество поглощаемого кислорода и выделяемого углекислого газа. Водомерок обычно сравнивают с конькобежцами, но способов передвижения у них на самом деле два, и ни один из них на коньковый ход не похож. Клопики могут разгуливать по поверхности, попеременно опираясь на три лапки, как делают все наземные шестиножки. Только на воде, благодаря силам поверхностного натяжения, под каждой ножкой образуется упругая лунка, которая толкает опорную конечность обратно вверх, помогая водомерке шагать. Если же клоп удирает от хищника или, наоборот, спешит первым успеть к обеду, то он гребет с помощью средней пары конечностей. Именно гребет, разводя лапки в стороны и делая маховое движение «лопастями весел». Затем «сушит весла», вытянув ножки вдоль тела. Правда, мы на гребном судне погружаем лопасти весел в воду, а водомерки упираются своими лопастями в поверхность воды. Ведь эта пограничная среда представляет собой идеально ровную, пружинящую площадку. Конечно, не для всех, а для тех, кто ростом мал и почти невесом. Распространенные у нас рыжеватая водомерка и прудовый бегун изредка достигают длины 1,7 сантиметра; лишь вьетнамская гигантская водомерка в два раза больше (а с вытянутыми лапками и вовсе достигает почти 18 сантиметров). Впрочем, плотность тела даже у самых мелких из них превышает плотность воды. И все бы водомерки потонули, если бы не обзавелись множеством хитрых приспособлений, чтобы, будучи в воде, оставаться сухими.

ДОКТОР XV И ЕГО РОБОМЕРКА
Особенности строения и передвижения обитателей пограничной среды в последние десять лет пристально изучал биомеханик Дейвид Ху из Лаборатории биолокомоции в Джорджийском технологическом институте на пару со своим руководителем Джоном Бушем из Массачусетского технологического института. Фамилия Ху созвучна имени главного героя английского телесериала, вот уже 50 лет идущего по всему миру, — гуманоида доктора Ху, который на машине времени, размещенной в обычном полицейском фургончике, путешествует по Вселенной и борется с клопоглазыми монстрами. Так во всяком случае сказано в анонсе фильма. Наш доктор Ху с помощью не менее сложного, чем пресловутая машина времени, оборудования, которое отчасти сам и изобретает, клопоглазых монстров исследует, а увиденным делится в научных публикациях и на своем сайте — Hoogle. Доктор Ху с профессором Бушем и разгадали парадокс нетонущей водомерки. Во-первых, внешний слой на шкурке насекомого состоит в основном из водоотталкивающих жиров. Во-вторых, если присмотреться в солнечный день к водомерке, то кажется, что вся она сияет. Даже лапки — будто не касаются воды, а покоятся на мерцающих сферах. Иллюзию создает покров из волосков на тельце клопика. На кончиках его задних лапок, которые упираются в водную поверхность и служат рулем, волоски растут особенно густо (до 16 тысяч штук на квадратный миллиметр) и под наклоном, поэтому между волосками образуется воздушная пазуха. Свой «мех» водомерки берегут: расчесывают его лап нами. А чтобы в этот момент не упасть, опираются на антенны или на хоботок. Если волосики постоянно не расправлять, сразу утонешь. Каждый волосок сам по себе тоже не гладкий: по его поверхности сбегает спиральный желобок. А вода, благодаря все тем же силам поверхностного натяжения, не может просочиться в емкость всего 200 нанометров глубиной. Чтобы водяная капля растеклась по некой твердой поверхности, угол ее соприкосновения с поверхностью должен быть острым (менее 90 градусов), а угол ее соприкосновения с волоском водомерки из-за нанорельефа всегда остается тупым. Бывают же в природе случаи: чем тупее — тем лучше! Кстати, по показателю «поверхностной тупости» волосатые ножки водомерки занимают первое место — 168 градусов. (Для сравнения — данные по другим несмачиваемым материалам: лист лотоса — 160 градусов, перо утки — 150, тефлон — 120.)

Благодаря строению лапок водомерка как бы зависает над водой на воздушной подушке. Но стоять — еще не плыть. Те же самые структуры, которые не дают водомерке утонуть, помогают ей грести. На средних ножках насекомого волосков меньше, а самые их кончики не имеют жировой защиты. Водомерка, расставив эту пару лапок, буквально протыкает поверхность водоема волосками и налегает на «весла», а желобки создают дополнительную опору. При гребке за лапками-веслами образуются микрозавихрения, которые и толкают клопика вперед. Скорость он развивает до 1,5 метра в секунду, или 5,4 километра в час. Вроде бы немного, но за секунду насекомое преодолевает расстояние в 100 длин собственного тельца. Человеку-пловцу среднего роста, чтобы сделать то же самое, пришлось бы разогнаться до 640 километров в час — скорость реактивного самолета! На скорости водомерка способна перепрыгивать через препятствия или выскакивать на берег. Однако все это возможно только в чистой воде: если пруд загрязнится, особенно мыльным раствором, сила поверхностного натяжения изменится, и все водомерки пойдут ко дну. Изучив это насекомое в деталях, доктор Ху создал из обычной алюминиевой банки, эластичного бинта и кусочков проволоки — робомерку, которая бегает по водной поверхности, гребя средней парой проволочных лапок. «Насекомые вдохновляют нас на новые конструкторские решения и помогают постичь принципиальные ограничения различных способов передвижения по скорости и эффективности», — считает ученый.